Отложенное освещение и затенение
Отложенное освещение и затенение, отложенный рендеринг (англ. deferred shading) — программная техника (методика) в трёхмерной компьютерной графике, которая обрабатывает освещение и затенение визуальной сцены. В результате работы алгоритма отложенного освещения и затенения процесс вычисления разбивается на меньшие части, которые записываются в промежуточную буферную память и объединяются потом.
Главным отличием отложенного освещения и затенения от стандартных методов освещения является то, что эти методы немедленно записывают результат работы шейдера во кадровый буфер цвета. Реализации в современных аппаратных средствах по обработке графики имеют тенденцию использовать множественные цели рендеринга (англ. multiple render targets — MRT) для избежания избыточных трансформаций вершин. Обычно, как только построены все необходимые буферы, они затем считываются (обычно как вводная текстура) из шейдерного алгоритма (например, уравнение освещения) и объединяются для создания результата. В этом случае вычислительная сложность и полоса пропускания памяти, необходимые для рендеринга сцены, уменьшаются до видимых частей, таким образом уменьшая сложность освещаемой сцены.
Преимущества и недостатки
Первичным преимуществом отложенного рендеринга является совместимость с «грубым» и «ранним» тестированием Z-буфера, другие преимущества ещё не исследованы в должной степени. Эти преимущества могут включать более простое управление сложными ресурсами освещения, лёгкость управления другими сложными шейдерными ресурсами и упрощение программного конвейера визуализации.
Одним из ключевых недостатков техники отложенного рендеринга является неспособность обработать прозрачность в пределах алгоритма, хотя эта проблема является общей и для Z-буферизации; выходом из этой проблемы является задерживание и сортировка рендеринга прозрачных частей сцены[2]. Другое решение — использование вычислительных шейдеров Direct3D 11/OpenGL 4.3 для реализации алгоритма независимой от порядка прозрачности (англ. order independent transparency).
Другим довольно важным недостатком отложенного рендеринга является несовместимость со
Распространённость
Примерами игр с отложенным освещением и поддержкой MSAA являются Battlefield 3, Crysis 3, Grand Theft Auto V.
Методика отложенного рендеринга всё более часто используется в компьютерных играх, так как допускает использование неограниченного количества источников света и уменьшает сложность необходимых шейдерных инструкций.
В частности, «Advanced Technology Group», команда специалистов компании
- Killzone 2 разработки Guerrilla Games
- LittleBigPlanet разработки Media Molecule
- inFamous разработки Sucker Punch Productions.
К играм, использующим отложенный рендеринг, но в разработке которых Sony не принимала участие, являются:
- Cерия игр S.T.A.L.K.E.R. разработки GSC Game World
- Cерия игр Dead Space разработки Electronic Arts[4]
- Tabula Rasa разработки NCSoft[5].
Технология отложенного освещения и затенения используется в игровом движке CryEngine 3 разработки Crytek.
История
Идея отложенного освещения и затенения изначально была представлена Майклом Дирингом и его коллегами[6] в работе под названием «The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics», опубликованной в 1988 году[7]. Хотя в работе нигде не используется слово «отложенный», концепция, представленная там, только недавно нашла практическое применение в таких приложениях, как компьютерные игры[8].
Примечания
- ↑ Hargreaves, Shawn; Harris, Mark 6800 Leagues Under the Sea: Deferred Shading. Nvidia (2004). Дата обращения: 6 января 2021. Архивировано 22 ноября 2009 года.
- ↑ NVIDIA SDK 9.51 - Featured Code Samples. NVIDIA (17 января 2007). Дата обращения: 28 марта 2007. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ Deferred shading tutorial. Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro. Дата обращения: 14 февраля 2008. Архивировано из оригинала 29 марта 2012 года.
- ↑ Dead Space by Electronic Arts. NVIDIA. Дата обращения: 14 февраля 2008. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ Deferred shading in Tabula Rasa. NVIDIA. Дата обращения: 14 февраля 2008. Архивировано из оригинала 29 марта 2012 года.
- ↑ Deering, Michael; Stephanie Winner, Bic Schediwy, Chris Duffy, Neil Hunt. The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics (англ.) // ACM SIGGRAPH Computer Graphics : journal. — ACM Press. — Vol. 22, no. 4. — P. 21—30.
- ↑ Deferred Shading (PDF). NVIDIA. Дата обращения: 28 марта 2007. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ Klint, Josh. Deferred Rendering in Leadwerks Engine. — Leadwerks. Архивировано 9 декабря 2008 года.
Ссылки
- Каталин Зима. Отложенное затенение в XNA Реализация визуализации с отложенным затенением в XNA GS 2.0. Ziggyware (27 декабря 2007). — Статья, детально описывающая метод отложенного освещения и затенения, содержащая пояснения и примеры программного кода. Дата обращения: 1 июля 2009. Архивировано из оригинала 19 мая 2012 года.
- Боресков Алексей Викторович. Deferred Shading. steps3D (2008). Дата обращения: 1 апреля 2009.
- Deferred Shading (Отложенное освещение). GameDev.ru (11 мая 2008). — Короткое определение алгоритма, его преимущества, недостатки и особенности. Дата обращения: 1 июля 2009.
- Rama Hoeztlein. Deferred Shading for Multiple Real-Time Soft Shadows (англ.). rchoetzlein.com. Дата обращения: 1 июля 2009. Архивировано 29 марта 2012 года.